Условные обозначения разреза

Номер слоя	Литологическое описание горных пород	Условные обозначения литологических разностей горных пород
1	Почвенно-растительный слой
2	Супесь тяжелая
3	Суглинок
4	Песок
5	Глина плотная однородная
6	Песчаник
7	Известняк

Задание №3

Оценка пригодности подземных вод для хозяйственно-

бытового водоснабжения.

У студента с 9 вариантом необходимо изменить его на 19

В задании 3 для определения пригодности подземных вод для хозяйственно-бытового водоснабжения необходимо:

• вычислить общую минерализацию;

• пересчитать содержания в воде главных ионов из мг/дм³ в мг-экв;

• пересчитать содержания в воде главных ионов из мг-экв в %-экв;

• вычислить общую жесткость;

• определить принадлежность воды к тому или иному типу по классификации М. Г. Курлова и выразить ее химический состав в виде псевдо-дроби;

• определить принадлежность воды к тому или иному типу по классификации С. А. Щукарева и определить ее класс и группу;

• используя классификационные показатели ориентировочно оценить пригодность воды для хозяйственно-бытового назначения.

Указания к заданию 3:

Общая минерализация вычисляется по формуле:

.

Для пересчета содержания в воде главных ионов из мг/дм³ в мг-экв

используем соответствующие коэффициенты (табл. 6.1).

Таблица 6.1 – Коэффициент для перечисления содержимого в воде главных ионов из мг/дм³ в мг-экв

Ионы
Коэффициент	0,0164	0,0208	0,2820	0,0435	0,0499	0,0822

Результаты пересчета записываем в таблицу А

Для пересчета содержания в воде главных анионов из мг-экв в %-экв необходимо принять сумму анионов в мг-экв за 100%, а затем рассчитать значения каждого аниона в % - экв. Аналогично пересчитываем содержание в воде главных катионов из мг-экв в %-экв. Результаты пересчета записываем в таблицу А

Таблица А– Содержание в воде главных ионов

Анионы	Содержимое			Катионы	Содержимое
	мг/дм3		% -экв		мг/дм3	мг-экв	% -экв
HCO3-				Ca+ +
SO4- -				Mg+ +
Cl-				Na+
Всего		Σ	100	Всего		Σ	100

Общая жесткость рассчитывается по формуле:

По преобладающим анионам и катионам воде присваивают название, при этом вначале называют анионы, а затем катионы. В классификацию М. Г. Курлова входят только ионы, которых в воде 10 %-экв (сначала называют анионы, а затем – катионы, в порядке убывания). В классификацию С. А. Щукарева входят только ионы, которых в воде 25 %-экв (сначала называют анионы, а затем – катионы, в порядке убывания).

Выражаем химический состав подземных вод в виде формулы М. Г. Курлова, которая представляет собой псевдо-дробь. Перед дробью записывается значение минерализации в г/дм³, в числители – анионы в порядке убывания (но только те, которых в воде 10 %-экв), а в знаменатели – катионы в порядке убывания (но только те, которых в воде 10 %-экв). После дроби записывается значения температуры и расхода.

_{По классификации С. А. Щукарева все воды в зависимости от величины общей минерализации делятся на три группы:}

группа A – до 1,5 г/ дм³ ; группа B – 1,5 - 10 г/дм³; группа C – более 10 г/ дм³ .

Принадлежность воды к тому или иному классу по классификации С. А. Щукарева в соответствии с таблицей 6.3 определяется содержанием главных ионов в количестве более 25 %-экв.

Проанализировав полученные данные расчетным путем и используя классификационные показатели (табл. 6.4 – 6.7), ориентировочно оценить пригодность воды для хозяйственно-бытового назначения.

Таблица 6.3 – Классы подземных вод по классификации С. А. Щукарева

Mg	1	8	15	22	29	36	43
Ca, Mg	2	9	16	23	30	37	44
Ca	3	10	17	24	31	38	45
Na, Ca	4	11	18	25	32	39	46
Na	5	12	19	26	33	40	47
Na, Ca, Mg	6	13	20	27	34	41	48
Na, Mg	7	14	21	28	35	42	49
	HCO3	SO4 HCO3	HCO3 SO4 Cl	HCO3 Cl	SO4	Cl SO4	Cl

Таблица 6.4 – Классификация подземных вод

по величине общей минерализации

Сверхпресные	<0,2 г/дм3
Пресные	0,2-1 г/дм3
Слабосолоноватая	1-3 г/дм3
Сильносолоноватые	3-10 г/дм3
Соленые	10-35 г/дм3
Рассольные	>35 г/дм3

Для хозяйственно-бытового водоснабжения применяют воду с минерализацией не более 1 г/дм³ растворенных солей, но в некоторых южных районах допускают превышение минерализации до 2-3 г/дм³ по согласованию с санитарно эпидемиологической службой.

Таблица 6.5 – Классификация подземных вод

по степени жесткости

Очень мягкие	<1,5мг-экв/ дм3
Мягкие	1,5-3,0мг-экв/ дм3
Умеренно жесткие	3,0 – 6,0 мг-экв/ дм3
Жесткие	6,0 – 9,0 мг-экв/ дм3
Очень жесткие	>9,0 мг-экв/ дм3

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения общая жесткость не должна превышать 7 мг-экв/ дм³, но в исключительных случаях, с разрешения санитарно эпидемиологической службы могут быть использованы подземные воды с общей жесткостью до 10 мг-экв/дм³.

Таблица 6.6 – Классификация подземных вод

по величине рН

Очень кислые	рН< 5
Кислые	5≤ рН<7
Нейтральные	рН=7
Щелочные	7<рН≤9
Высокощелочные	рН>9

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения величина рН должна находиться в интервале от 6,5 до 8,5.

Таблица 6.7 – Классификация подземных вод

по температуре

Переохлаждена	< 0º C
Холодная	0º- 20º С
Тепла	20º- 37º С
Горячая	37º- 50º С
Весьма горячая	50º- 100º С
Перегрета	- > 100º С

Наилучшими питьевыми качествами обладает холодная вода.

Пример оформления задания

Вычисляем общую минерализацию по формуле:

Таблица 1 – Переводные коэффициенты главных ионов

Ион	HCO-3	SO2-4	Cl-	Ca2+	Mg2+	Na+
Коэффициент	0,0164	0,0208	0,2820	0,0499	0,0822	0,0435

Результаты анализа воды пересчитаем из мг/л в мг-экв, используя соответствующие коэффициенты (табл. 1):

HCO-3	210∙0,0164=3,4 мг-экв
SO2-4	790∙0,0208=164,3 мг-экв
Cl-	8653∙0,0282=244,0 мг-экв
Ca2+	3106∙0,0499=155,0 мг-экв
Mg2+	100∙0,0822=8,2 мг-экв
Na+	2300∙0,0435=100,1 мг-экв

Далее выражаем химический состав воды в форме %-экв, приняв суммы мг-экв анионов и катионов за 100% каждую. Полученные величины заносим в таблицу 2.

HCO-3
SO2-4
Cl-
Ca2+
Mg2+
Na+

Таблица 2 – Результаты пересчета содержания в воде главных ионов

Анион	Содержание			Катион	Содержание
	мг/дм3	мг-экв	%		мг/дм3	мг-экв	%
HCO-3	210	3,4	0,8	Ca2+	3106	155,0	58,9
SO2-4	790	164,3	39,9	Mg2+	100	8,2	3,1
Cl-	8653	244,0	59,3	Na+	2300	100,1	38
Всего		411,7	100	Всего		263,3	100

Вычисляем общую жесткость воды, как сумму кальция и магния в мг-экв:

Определяем принадлежность воды к определенному типу подземных вод по классификации С. А. Щукарева, считая, что принадлежность воды к тому или иному типу определяется содержанием основных ионов в количестве ≥25%-экв.

Рассматриваемая вода (по классификации С. А. Щукарева) принадлежит к хлоридно-сульфатно-кальциево-натриевому типу.

Класс – 39

Группа – С

Выражаем химический состав воды в виде формулы М. Г. Курлова, представляющей собой псевдо-дробь, в числителе которой записан анионный состав воды в %-экв в убывающем порядке, а в знаменателе – катионный. Ионы, содержание которых составляет <10%-экв в формулу М. Г. Курлова не записываются. Перед дробью записана ранее вычисленная общая минерализация в г/дм³, после дроби записаны температура и дебет:

Определяем принадлежность воды к определенному типу подземных вод по классификации М. Г. Курлова, считая, что принадлежность воды к тому или иному типу определяется содержанием основных ионов в количестве ≥10%-экв.

Рассматриваемая вода (по классификации М. Г. Курлова) принадлежит к хлоридно–сульфатно–кальциево-натриевому типу.

Вывод:

Таким образом, данная вода:

- соленая (общая минерализация 16,56 г/л);

- кислая (pH=6,8);

- очень жесткая (жесткость 163,2 мг-экв);

- холодная (Т=18ºС).

По причине высокой жесткости вода непригодна для хозяйственно-бытового водоснабжения.

Задание №2

Определение направления, скорости фильтрации и действительной скорости движения подземных вод по способу треугольника.

Определяем направление, скорости фильтрации и действительную скорость движения подземных вод по трем скважинам, расположенном в углах равностороннего треугольника (рис. 3). Исходные данные берем из таблицы 6.

Таблица 6

№ варианта

№ скважины

Абсолютная отметка устья скважины, м

Глубина залега-ния уровня подз-емных вод, м

Коэффици-ент фильтра-ции К, м/сут

Пористость%

Расстояние между скважина-ми, м

Масштаб плана

В задании необходимо:

• определить направление движения подземных вод по трем скважинам, расположенным (в плане) в углах равностороннего треугольника;

• рассчитать скорость фильтрации и действительную скорость движения подземных вод.

Рекомендации к выполнению задания :

• для определения направления движения подземных вод следует составить (в масштабе) план расположения скважин (ориентация плана произвольная);

• возле каждой скважины указать в числителе ее номер, а в знаменателе абсолютную отметку уровня грунтовых вод (УГВ). Эта отметка вычисляется как разность между абсолютной отметкой устья скважины и глубиной залегания УГВ;

• на линии между скважинами с максимальной и минимальной отметками УГВ путем линейной интерполяции найти отметку средней скважины;

• отметку соединить с фактической средней отметкой (получаем гидроизогипсу);

• на гидроизогипсу из скважины с наибольшей отметкой УГВ опустить перпендикуляр. Этот перпендикуляр и покажет направление движения подземных вод. Таким образом, направление потока перпендикулярно гидроизогипсе и направлено в сторону понижения УГВ (показать стрелкой);

• рассчитываем скорость фильтрации по формуле Дарси:

,

где V– скорость фильтрации, м/сут; k_ф – коэффициент фильтрации, м/сут; I – гидравлический уклон.

• Гидравлический уклон рассчитывается по формуле:

,

где – абсолютные отметки глубины залегания УГВ, соответствующих скважин, м; L – расстояние между соответствующими скважинами, м;

• рассчитываем действительную скорость движения подземных вод, по формуле:

100%,

где U – действительная скорость движения подземных вод, м/сут; V – скорость фильтрации, м/сут; n­ – коэффициент пористости, %.

Примечание: не забывайте указывать размерность.

М 1:1000 36

Решение: 1. Вычисляем скорость фильтрации подземных вод кф =6,3 м/сут Н1=50 м,Н2=36 м L=4,1·10=41 м 2. Вычисляем действительную скорость движения подземных вод n=41%